Thin crystalline films of Al2O3 have been grown by reaction of a NiAl(111) surface with chemisorbed O at elevated temperature. The resulting Al2O3/NiAl buried metal layer structure has then been used as a substrate for studies of NH3 adsorption under steady-state conditions at 300 K and up to 200 Torr. The technique used is polarization-modulated infrared reflection absorption spectroscopy, the application of which to in situ studies of surface chemistry is described in detail. Evidence is seen that suggests incorporation of N into the Al2O3, and adsorbed NH3 is detected under high (⩾25 Torr) static pressures.

1.
A. C.
Jones
,
C. R.
Whitehouse
, and
J. S.
Roberts
,
Chem. Vap. Deposition
1
,
3
(
1995
).
2.
D. A.
Neumayer
and
J. G.
Ekerdt
,
Chem. Mater.
8
,
9
(
1996
).
3.
A.
Ludviksson
,
D. W.
Robinson
, and
J. W.
Rogers
, Jr.
,
Thin Solid Films
289
,
6
(
1996
).
4.
J. N.
Kidder
, Jr.
,
J. S.
Kuo
,
A.
Ludviksson
,
T. P.
Pearsall
,
J. W.
Rogers
, Jr.
,
J. M.
Grant
,
L. R.
Allen
, and
S. T
Hsu
,
J. Vac. Sci. Technol. A
13
,
711
(
1995
).
5.
D. C.
Bertolet
,
H.
Liu
, and
J. W.
Rogers
, Jr.
,
J. Appl. Phys.
75
,
5385
(
1994
).
6.
H.
Liu
,
D. C.
Bertolet
, and
J. W.
Rogers
, Jr.
,
Surf. Sci.
340
,
88
(
1995
);
H.
Liu
,
D. C.
Bertolet
, and
J. W.
Rogers
, Jr.
,
Surf. Sci.
320
,
145
(
1994
).
7.
D. C.
Bertolet
,
H.
Liu
, and
J. W.
Rogers
, Jr.
,
Chem. Mater.
5
,
1814
(
1993
);
D. C.
Bertolet
and
J. W.
Rogers
, Jr.
,
Chem. Mater.
5
,
391
(
1993
).
8.
M. E.
Bartram
,
T. A.
Michalske
,
J. W.
Rogers
, Jr.
, and
R. T.
Paine
,
Chem. Mater.
5
,
1424
(
1993
);
M. E.
Bartram
,
T. A.
Michalske
,
J. W.
Rogers
, Jr.
, and
T. M.
Mayer
,
Chem. Mater.
3
,
953
(
1991
);
M. E.
Bartram
,
T. A.
Michalske
, and
J. W.
Rogers
, Jr.
,
J. Phys. Chem.
95
,
4453
(
1991
).
9.
C.
Soto
,
V.
Boiadjiev
, and
W. T.
Tysoe
,
Chem. Mater.
8
,
2359
(
1996
).
10.
J. L.
Dupuie
and
E.
Gulari
,
J. Vac. Sci. Technol. A
10
,
18
(
1992
).
11.
M. K.
Weldon
and
C. M.
Friend
,
Rev. Sci. Instrum.
66
,
5192
(
1995
).
12.
A.
Tripathi
,
D.
Mazzarese
,
W. C.
Conner
, and
K. A.
Jones
,
J. Electron. Mater.
18
,
45
(
1989
).
13.
Y.
Yamauchi
,
K.
Uwai
, and
N.
Kobayashi
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
35
,
L80
(
1996
);
K.
Uwai
,
Y.
Yamauchi
, and
N.
Kobayashi
,
Appl. Surf. Sci.
100/101
,
412
(
1996
).
14.
D.
Mazzarese
,
K. A.
Jones
, and
W. C.
Conner
,
J. Electron. Mater.
21
,
329
(
1992
).
15.
B. H.
Weiller
,
Mater. Res. Soc. Symp. Proc.
282
,
605
(
1993
).
16.
S.
Salim
,
K. F.
Jensen
, and
R. D.
Driver
,
Mater. Res. Soc. Symp. Proc.
324
,
241
(
1994
).
17.
G. A.
Beitel
,
A.
Laskov
,
H.
Oosterbeek
, and
E. W.
Kuipers
,
J. Phys. Chem.
100
,
12
494
(
1996
);
G. A.
Beitel
,
C. P. M.
de Groot
,
H.
Oosterbeek
, and
J. H.
Wilson
,
J. Phys. Chem. B
101
,
4035
(
1997
).
18.
T.
Wadayama
,
Y.
Maiwa
,
H.
Shibata
, and
A.
Hatta
,
Appl. Surf. Sci.
100/101
,
575
(
1996
);
T.
Wadayama
,
Y.
Maiwa
,
H.
Shibata
, and
A.
Hatta
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
34
,
L779
(
1995
).
19.
T.
Wadayama
,
H.
Shibata
,
T.
Ohtani
, and
A.
Hatta
,
Appl. Phys. Lett.
61
,
1060
(
1992
);
T.
Wadayama
,
H.
Shibata
,
T.
Ohtani
, and
A.
Hatta
,
Appl. Surf. Sci.
78
,
93
(
1994
);
T.
Wadayama
,
H.
Shibata
,
T.
Ohtani
, and
A.
Hatta
,
Thin Solid Films
250
,
81
(
1994
).
20.
T.
Wadayama
,
W.
Suëtaka
, and
A.
Sekiguchi
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
27
,
501
(
1988
);
T.
Wadayama
,
H.
Kayama
,
A.
Hatta
,
W.
Suëtaka
, and
J.
Hanna
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
29
,
1884
(
1990
).
21.
T.
Wadayama
,
T.
Hihara
,
A.
Hatta
, and
W.
Suëtaka
,
Appl. Surf. Sci.
48/49
,
409
(
1991
);
T.
Wadayama
,
H.
Shibata
,
T.
Kobayashi
, and
A.
Hatta
,
J. Mater. Sci.
29
,
1041
(
1994
),
22.
Handbook of Optical Constants II, edited by E. D. Palik (Academic, Boston, 1991).
23.
H.
Kawakami
,
H.
Sakurai
,
K.
Tsubouchi
, and
N.
Mikoshiba
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
27
,
L161
(
1988
);
K.
Masu
,
Y.
Nakamura
,
T.
Yamazaki
,
T.
Shibata
,
M.
Takahashi
, and
K.
Tsubouchi
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
34
,
L760
(
1995
);
T.
Suetsugu
,
T.
Yamazaki
,
S.
Tomabechi
,
K.
Wada
,
K.
Masu
and
K.
Tsubouchi
,
Appl. Surf. Sci.
117/118
,
540
(
1997
).
24.
A.
Yamamoto
,
M.
Tsujino
,
M.
Ohkubo
, and
A.
Hashimoto
,
J. Cryst. Growth
137
,
415
(
1994
).
25.
S.
Keller
,
B. P.
Keller
,
Y.-F.
Wu
,
B.
Heying
,
D.
Kapolnek
,
J. S.
Speck
,
U. K.
Mishra
, and
S. P.
DenBaars
,
Appl. Phys. Lett.
68
,
1525
(
1996
).
26.
K.
Uchida
,
A.
Watanabe
,
F.
Yano
,
M.
Kougouchi
,
T.
Tanaka
, and
S.
Minagawa
,
J. Appl. Phys.
79
,
3487
(
1996
);
K.
Uchida
,
A.
Watanabe
,
F.
Yano
,
M.
Kougouchi
,
T.
Tanaka
, and
S.
Minagawa
,
J. Appl. Phys.
80
,
1942
(
1996
).
27.
N.
Grandjean
,
J.
Massies
, and
M.
Leroux
,
Appl. Phys. Lett.
69
,
2071
(
1996
);
N.
Grandjean
,
J.
Massies
,
Y.
Martinez
,
P.
Vennéguès
,
M.
Leroux
, and
M.
Laügt
,
J. Cryst. Growth
178
,
220
(
1997
).
28.
W.
Kim
,
M.
Yeadon
,
A. E.
Botchkarev
,
S. N.
Mohammad
,
J. M.
Gibson
, and
H.
Morkoç
,
J. Vac. Sci. Technol. B
15
,
921
(
1997
).
29.
O. Kubaschewski and C. B. Alcock, Metallurgical Thermochemistry, 5th ed. (Pergamon, Oxford, 1979).
30.
J. E.
Crowell
,
J. G.
Chen
, and
J. T.
Yates
, Jr.
,
Surf. Sci.
165
,
37
(
1986
).
31.
P. J.
Chen
,
M. L.
Colaianni
, and
J. T.
Yates
, Jr.
,
Phys. Rev. B
41
,
8025
(
1990
).
32.
MaTecK Material–Technologie & Kristalle GmbH: Karl–Heinz–Beckurts–Strasse 13, D-52428 Jülich, Germany.
33.
R.
Franchy
,
J.
Masuch
, and
P.
Gassmann
,
Appl. Surf. Sci.
93
,
317
(
1996
).
34.
V. M.
Bermudez
,
J. Vac. Sci. Technol. A
10
,
152
(
1992
).
35.
Y.
Kobayashi
and
T.
Ogino
,
Surf. Sci.
368
,
102
(
1996
);
Y.
Kobayashi
and
T.
Ogino
,
Appl. Surf. Sci.
100/101
,
407
(
1996
).
36.
Y.
Wu
,
E.
Garfunkel
, and
T. E.
Madey
,
J. Vac. Sci. Technol. A
14
,
2554
(
1996
).
37.
M.
Ohkubo
,
N.
Suzuki
, and
T.
Hioki
,
Appl. Phys. Lett.
56
,
2631
(
1990
).
38.
S. A.
Chambers
,
Y.
Gao
, and
Y.
Liang
,
Surf. Sci.
339
,
297
(
1995
).
39.
P.
Gassmann
,
F.
Bartolucci
, and
R.
Franchy
,
J. Appl. Phys.
77
,
5718
(
1995
);
P.
Gassmann
,
J.
Boysen
,
G.
Schmitz
,
F.
Bartolucci
, and
R.
Franchy
,
Solid State Commun.
97
,
1
(
1996
);
P.
Gassmann
,
G.
Schmitz
,
J.
Boysen
,
F.
Bartolucci
, and
R.
Franchy
,
J. Vac. Sci. Technol. A
14
,
813
(
1996
).
40.
P.
Gassmann
,
G.
Schmitz
, and
R.
Franchy
,
Surf. Sci.
380
,
L459
(
1997
).
41.
P.
Hollins
and
J.
Pritchard
,
J. Vac. Sci. Technol.
17
,
665
(
1980
).
42.
C. T.
Campbell
and
S. M.
Valone
,
J. Vac. Sci. Technol. A
3
,
408
(
1985
).
43.
R. G.
Greenler
,
J. Vac. Sci. Technol.
12
,
1410
(
1975
).
44.
R.
Franchy
,
M.
Wuttig
, and
H.
Ibach
,
Surf. Sci.
189/190
,
438
(
1987
).
45.
D. M.
Zehner
and
G. R.
Gruzalski
,
Mater. Res. Soc. Symp. Proc.
83
,
199
(
1987
).
46.
J. P.
Roux
and
H. J.
Grabke
,
Appl. Surf. Sci.
68
,
49
(
1993
).
47.
S.
Tanuma
,
C. J.
Powell
, and
D. R.
Penn
,
Surf. Interface Anal.
17
,
927
(
1991
).
48.
R. W. G. Wyckoff, Crystal Structures, 2nd ed. (Wiley-Interscience, New York, 1965), Vol. 3.
49.
J. G.
Chen
,
J. E.
Crowell
, and
J. T.
Yates
, Jr.
,
Phys. Rev. B
33
,
1436
(
1986
).
50.
J.
Shen
,
R. D.
Cortright
,
Y.
Chen
, and
J. A.
Dumesic
,
J. Phys. Chem.
98
,
8067
(
1994
).
51.
T. A.
Gordymova
and
A. A.
Davydov
, Zh. Prikl. Spektrosk. 39, 621 (1982) [
J. Appl. Spectrosc.
39
,
1167
(
1983
)].
52.
J. E.
Parmenter
,
Y.
Wang
,
C. B.
Mullins
, and
W. H.
Weinberg
,
J. Chem. Phys.
88
,
5225
(
1988
).
53.
S.
Picaud
,
A.
Lakhlifi
, and
C.
Girardet
,
J. Chem. Phys.
98
,
3488
(
1993
).
54.
A.
Hoffman
,
T.
Maniv
, and
M.
Folman
,
Surf. Sci.
183
,
484
(
1987
);
A.
Hoffman
,
T.
Maniv
, and
M.
Folman
,
Surf. Sci.
193
,
513
(
1988
).
55.
F.
Bartolucci
,
G.
Schmitz
,
P.
Gassmann
, and
R.
Franchy
,
J. Appl. Phys.
80
,
6467
(
1996
).
56.
J. N.
Russell
, Jr.
,
V. M.
Bermudez
, and
A.
Leming
,
J. Vac. Sci. Technol. A
14
,
908
(
1996
).
57.
J. W.
Rogers
, Jr.
,
C. T.
Campbell
,
R. L.
Hance
, and
J. M.
White
,
Surf. Sci.
97
,
425
(
1980
).
58.
R.
Payling
,
J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom.
36
,
99
(
1985
).
59.
S. N.
Jasperson
and
S. E.
Schnatterly
,
Rev. Sci. Instrum.
40
,
761
(
1969
);
S. N.
Jasperson
and
S. E.
Schnatterly
,
Rev. Sci. Instrum.
41
,
152
(
1970
).
60.
L. A. Nafie, in Advances in Applied Fourier Transform Infrared Spectroscopy, edited by M. W. Mackenzie (Wiley, New York, 1988), p. 67.
61.
A. E.
Dowrey
and
C.
Marcott
,
Appl. Spectrosc.
36
,
414
(
1982
).
62.
W. G.
Golden
,
D. D.
Saperstein
,
M. W.
Severson
, and
J.
Overend
,
J. Phys. Chem.
88
,
574
(
1984
);
W. G. Golden, in Fourier Transform Infrared Spectroscopy, edited by J. R. Ferraro and L. J. Basile (Academic, New York, 1985), Vol. 4, p. 315.
63.
T.
Buffeteau
,
B.
Desbat
, and
J. M.
Turlet
,
Appl. Spectrosc.
45
,
380
(
1991
).
64.
B. J.
Barner
,
M. J.
Green
,
E. I.
Sáez
, and
R. M.
Corn
,
Anal. Chem.
63
,
55
(
1991
);
M. J.
Green
,
B. J.
Barner
, and
R. M.
Corn
,
Rev. Sci. Instrum.
62
,
1426
(
1991
).
65.
Lock-in amplifier, model SR510 (Stanford Research Systems) with minimum output time constant reduced to ∼50 μs, as per manufacturer’s instructions. Band pass filter: model 4302 (Ithaco); modulator: PEM-80 (Hinds Instruments); FTIR: Cygnus 100 (Mattson Instruments).
66.
P. R. Griffiths and J. A. de Haseth, Fourier Transform Infrared Spectrometry (Wiley, New York, 1986).
67.
E. D.
Lipp
and
L. A.
Nafie
,
Appl. Spectrosc.
38
,
20
(
1984
).
68.
D. B.
Chase
,
Appl. Spectrosc.
38
,
491
(
1984
).
69.
R. O.
Carter
III
,
N. E.
Lindsay
, and
D.
Beduhn
,
Appl. Spectrosc.
44
,
1147
(
1990
).
70.
I. I.
Sasovskaya
and
M. M.
Noskov
, Fiz. Metal. Metalloved. 28, 454 (1969) [
Phys. Met. Metallogr.
28
,
71
(
1969
).
71.
A.
Canillas
,
E.
Pascual
, and
E.
Bertran
,
J. Opt. Soc. Am. A
13
,
2461
(
1996
).
72.
J. C.
Cheng
,
L. A.
Nafie
,
S. D.
Allen
, and
A. I.
Braunstein
,
Appl. Opt.
15
,
1960
(
1976
).
73.
G. G.
Hoffmann
,
B.
Schrader
, and
G.
Snatzke
,
Rev. Sci. Instrum.
58
,
1675
(
1987
).
74.
Z.
Xu
and
J. T.
Yates
, Jr.
,
J. Vac. Sci. Technol. A
8
,
3666
(
1990
).
This content is only available via PDF.
You do not currently have access to this content.